CN109880335A - 一种高遮光高抗冲pc/pbt合金材料及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种高遮光高抗冲PC/PBT合金材料及其制备方法，所述合金材料包括如下重量份的成分：聚碳酸酯：30~40份，聚对苯二甲酸丁二醇酯：15~25份，无机填料：10~15份，相容剂：5~10份，酯交换抑制剂：1~5份，抗氧剂：1~5份，光稳定剂：1~5份，偶联剂：1~5份。所述合金材料拥有高遮光、高韧性、良好的耐溶剂性、尺寸稳定性、高强度、易于成型等，在大幅提高光性和缺口冲击强度两项特性的前提下，降低材料的成本。
Description
技术领域
本发明属于合金材料技术领域，具体地，涉及一种高遮光高抗冲PC/PBT合金材料及其制备方法。
背景技术
聚碳酸酯(PC)性能优异，具有韧和刚的机械特性，其无缺口冲击强度在工程塑料中居首位，耐蠕变性好，玻璃化转变温度高，可在120℃-130℃的范围内连续使用，电绝缘性和尺寸稳定性良好：但PC的熔体粘度大，流动性、耐溶剂性、耐磨性差，对缺口敏感。
聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBT)是一种乳白色半透明至不透明的结晶性热塑性聚酯，因其具有良好的刚性与硬度、吸水率低、耐化学药品性等优良的综合性能，且加工成型性好。但PBT单独使用时却存在缺口冲击强度低，成型收缩率大等缺点。PC和PBT化学结构相近，有一定的相容性，人们开始尝试将PC共混改性PBT(即形成PC/PBT合金)，以期望在一定程度上改善PBT的缺口冲击强度不高、成型收缩率大的不足。
PC/PBT(聚碳酸酯/聚对苯二甲酸丁二醇酯)合金材料具有翘曲变性小、尺寸稳定性好、流动性好，线性热膨胀系数小，耐化学溶剂性能优良等特点，是工业上应用价值较高的一种合金塑料，可用于制造保险杠、汽车门把手、汽车车身侧板、电气、电子设备部件等。然而，PC/PBT却存在缺口冲击强度低、缺口敏感性大、等问题，这将极大地限制其的应用范围。
PC/PBT合金材料要克服缺口冲击强度低、缺口敏感性大等问题的同时，应用于汽车和电子设备的某些部件有较高的遮光要求，如仪表的外壳、某些背光件等。
发明内容
为解决上述存在的问题，本发明的目的在于提供一种高遮光高抗冲PC/PBT合金材料及其制备方法，所述合金材料拥有高遮光、高韧性、良好的耐溶剂性、尺寸稳定性、高强度、易于成型等，在大幅提高光性和缺口冲击强度两项特性的前提下，降低材料的成本。
为达到上述目的，本发明的技术方案是：
一种高遮光高抗冲PC/PBT合金材料，所述合金材料包括如下重量份的成分：聚碳酸酯：30～40份，聚对苯二甲酸丁二醇酯：15～25份，无机填料：10～15份，相容剂：5～10份，酯交换抑制剂：1～5份，抗氧剂：1～5份，光稳定剂：1～5份，偶联剂：1～5份。
进一步地，所述合金材料包括如下重量份的成分：聚碳酸酯：35～40份，聚对苯二甲酸丁二醇酯：15～20份，无机填料：12～15份，相容剂：5～8份，酯交换抑制剂：1～3份，抗氧剂：2～5份，光稳定剂：3～5份，偶联剂：1～4份。
进一步地，所述合金材料包括如下重量份的成分：聚碳酸酯：35份，聚对苯二甲酸丁二醇酯：20份，无机填料：13份，相容剂：7份，酯交换抑制剂：2份，抗氧剂：3份，光稳定剂：4份，偶联剂：3份。
进一步地，所述无机填料包括金红石型钛白粉与超细滑石粉。
进一步地，所述相容剂为乙烯-丙烯酸甲酯-甲基丙烯酸缩水甘油酯无规三元共聚物。
进一步地，所述偶联剂为硅烷偶联剂。
进一步地，所述酯交换抑制剂为焦磷酸钠、亚磷酸三苯酯或磷酸钙。
进一步地，所述光稳定剂为2-羟基-4-正辛氧基二苯甲酮或2,2-硫代双(4-叔辛基苯酚)正丁胺镍盐。
进一步地，抗氧剂为抗氧剂1010。
同时，本发明还提供一种高遮光高抗冲PC/PBT合金材料的制备方法，所述制备方法包括如下步骤：
1)按照配比，将所述聚碳酸酯、聚对苯二甲酸丁二醇酯以及偶联剂加入搅拌釜中，在800～1000转/分的转速下搅拌10～15分钟，混合均匀；
2)按照配比将所述相容剂、酯交换抑制剂、抗氧剂以及光稳定剂加入所述搅拌釜中，在1200～1400转/分的转速下搅拌20～30分钟，混合均匀；
3)按照配比将所述无机填料加入所述搅拌釜中，在800～1000转/分的转速下搅拌5～10分钟，混合均匀，得混合物料；
4)将混合物料加入双螺杆挤出机，所述双螺杆挤出机的料筒温度控制在230～260℃挤出、切粒，得到所述的高遮光高抗冲PC/PBT合金材料。
本发明的有益效果在于：
所述高遮光高抗冲PC/PBT合金材料是从基础材料和填料出发，进行合理有效的筛选，采用高分子量的PC和PBT原料合理的比例与无机填料共混，加入相容剂、酯交换抑制剂、抗氧剂、偶联剂等助剂，同时选用中剪切排列的螺杆结构和合理的挤出工艺。
PC与PBT分子结构相似具有一定的相容性，但是加工过程中容易产生不定的酯交换反应，使聚合物的结构发生改变，分子变的不稳定最后导致造成降解，同时由于无机填料的加入进一步造成降解。
相容剂的添加可改善PC与PBT的相容性，同时此款相容剂具有增韧的效果提升材料的缺口冲击强度。
酯交换抑制剂可改善聚合物的结构稳定性，使材料不易产生降解，确保材料的力学性能及热性能不会降低。
所述PC/PBT合金材料是一种高遮光、高抗冲、良好耐溶剂性的复合材料。拥有较低成本和良好的性能，不管在国内市场还是在国外市场，都是有很好的前景。
采用高分子量的PC与PBT搭配，钛白粉和超细滑石粉等复合配在相容剂和酯交换抑制剂的作用下经中剪切螺纹排列的双螺杆挤出机共混，添加抗氧剂、光稳定剂、偶联剂等助剂。在合理的工艺条件下，制取此高遮光高抗冲PC/PBT材料。
采用的相容剂是一种乙烯－丙烯酸甲酯-甲基丙烯酸缩水甘油酯(GMA)无规三元共聚物，其中带有活性的GMA能有效的对聚碳酸酯和聚对苯二甲酸丁二醇酯两相进行反应型增容及增韧。因而POE-g-GMA在次体系中可以起到很好的桥梁作用，改善此体系的界面，综合性能大幅提升。
采用金红石型钛白粉与超细滑石粉等多种填料复配，填料经硅烷偶联剂处理进行表面活化，在相容剂的协同作用下与PC/PBT合金基体形成有效的界面粘结，大幅提高复合材料的机械性能。金红石型钛白粉中添加极少量炭黑可大幅提高复合材料的遮光性等，超细滑石粉的添加可提高刚性、尺寸稳定性、耐热性等具有协同作用，同时可降低复合材料的的成本。
采用的酯交换抑制剂是含磷的化合物，此助剂是一种无害温和的酸性试剂。由于它是固体稳定剂，因此可以适用于各种加工方法，包括作为浓缩物预先掺入到PC树脂当中。此外作为稳定剂在使用限量内不会对混合物中的任何树脂成分有不良作用。在加入此助剂后材料的力学性能及热性能显著提高。
具体实施方式
本发明所述的一种高遮光高抗冲PC/PBT合金材料，所述合金材料包括如下重量份的成分：聚碳酸酯：30～40份，聚对苯二甲酸丁二醇酯：15～25份，无机填料：10～15份，相容剂：5～10份，酯交换抑制剂：1～5份，抗氧剂：1～5份，光稳定剂：1～5份，偶联剂：1～5份。
进一步地，所述合金材料包括如下重量份的成分：聚碳酸酯：35～40份，聚对苯二甲酸丁二醇酯：15～20份，无机填料：12～15份，相容剂：5～8份，酯交换抑制剂：1～3份，抗氧剂：2～5份，光稳定剂：3～5份，偶联剂：1～4份。
进一步地，所述合金材料包括如下重量份的成分：聚碳酸酯：35份，聚对苯二甲酸丁二醇酯：20份，无机填料：13份，相容剂：7份，酯交换抑制剂：2份，抗氧剂：3份，光稳定剂：4份，偶联剂：3份。
进一步地，所述无机填料包括金红石型钛白粉与超细滑石粉。
进一步地，所述相容剂为乙烯-丙烯酸甲酯-甲基丙烯酸缩水甘油酯无规三元共聚物。
进一步地，所述偶联剂为硅烷偶联剂。
进一步地，所述酯交换抑制剂为焦磷酸钠、亚磷酸三苯酯或磷酸钙。
进一步地，所述光稳定剂为2-羟基-4-正辛氧基二苯甲酮或2,2-硫代双(4-叔辛基苯酚)正丁胺镍盐。
进一步地，抗氧剂为抗氧剂1010。
同时，本发明还提供一种高遮光高抗冲PC/PBT合金材料的制备方法，所述制备方法包括如下步骤：
1)按照配比，将所述聚碳酸酯、聚对苯二甲酸丁二醇酯以及偶联剂加入搅拌釜中，在800～1000转/分的转速下搅拌10～15分钟，混合均匀；
2)按照配比将所述相容剂、酯交换抑制剂、抗氧剂以及光稳定剂加入所述搅拌釜中，在1200～1400转/分的转速下搅拌20～30分钟，混合均匀；
3)按照配比将所述无机填料加入所述搅拌釜中，在800～1000转/分的转速下搅拌5～10分钟，混合均匀，得混合物料；
4)将混合物料加入双螺杆挤出机，所述双螺杆挤出机的料筒温度控制在230～260℃挤出、切粒，得到所述的高遮光高抗冲PC/PBT合金材料。
所制得的高遮光高抗冲PC/PBT合金材料性能参数如表1所示。
表1
| 序号 | 性能 | 单位 | 指标 | 测试方法 |
| 1 | 缺口冲击强度 | kJ/m<sup>2</sup> | ≥50 | ISO 179/1eA |
| 2 | 维卡软化点 | ℃ | ≥115 | ISO 306 50B |
| 3 | 透光率(1mm) | ％ | ≤5 | ISO 13468-2 |
所述高遮光高抗冲PC/PBT合金材料成本大约为2.5万元/吨，研发成功后月销售额大约为100万元，预计利润20万元。一年按12个月计算，可实现利润240万元。
实施例1
所述高遮光高抗冲PC/PBT合金材料包括如下重量份的成分：
聚碳酸酯：35份，聚对苯二甲酸丁二醇酯：20份，无机填料：13份，相容剂：7份，酯交换抑制剂：2份，抗氧剂：3份，光稳定剂：4份，偶联剂：3份。
所制得的高遮光高抗冲PC/PBT合金材料性能参数如表2所示。
表2
实施例2
所述高遮光高抗冲PC/PBT合金材料包括如下重量份的成分：
聚碳酸酯：40份，聚对苯二甲酸丁二醇酯：15份，无机填料：15份，相容剂：5份，酯交换抑制剂：5份，抗氧剂：1份，光稳定剂：1份，偶联剂：5份。
所制得的高遮光高抗冲PC/PBT合金材料性能参数如表3所示。
表3
| 序号 | 性能 | 单位 | 指标 | 测试方法 |
| 1 | 缺口冲击强度 | kJ/m<sup>2</sup> | 55 | ISO 179/1eA |
| 2 | 维卡软化点 | ℃ | 118 | ISO 306 50B |
| 3 | 透光率(1mm) | ％ | 3 | ISO 13468-2 |
实施例3
所述高遮光高抗冲PC/PBT合金材料包括如下重量份的成分：
聚碳酸酯：30份，聚对苯二甲酸丁二醇酯：25份，无机填料：10份，相容剂：10份，酯交换抑制剂：1份，抗氧剂：5份，光稳定剂：5份，偶联剂：1份。
所制得的高遮光高抗冲PC/PBT合金材料性能参数如表4所示。
表4
| 序号 | 性能 | 单位 | 指标 | 测试方法 |
| 1 | 缺口冲击强度 | kJ/m<sup>2</sup> | 53 | ISO 179/1eA |
| 2 | 维卡软化点 | ℃ | 116 | ISO 306 50B |
| 3 | 透光率(1mm) | ％ | 2 | ISO 13468-2 |
实施例4
所述高遮光高抗冲PC/PBT合金材料包括如下重量份的成分：
聚碳酸酯：33份，聚对苯二甲酸丁二醇酯：23份，无机填料：14份，相容剂：8份，酯交换抑制剂：2份，抗氧剂：4份，光稳定剂：4份，偶联剂：2份。
所制得的高遮光高抗冲PC/PBT合金材料性能参数如表5所示。
表5
| 序号 | 性能 | 单位 | 指标 | 测试方法 |
| 1 | 缺口冲击强度 | kJ/m<sup>2</sup> | 51 | ISO 179/1eA |
| 2 | 维卡软化点 | ℃ | 116 | ISO 306 50B |
| 3 | 透光率(1mm) | ％ | 4 | ISO 13468-2 |
实施例5
所述高遮光高抗冲PC/PBT合金材料包括如下重量份的成分：
聚碳酸酯：38份，聚对苯二甲酸丁二醇酯：18份，无机填料：12份，相容剂：6份，酯交换抑制剂：4份，抗氧剂：2份，光稳定剂：2份，偶联剂：4份。
所制得的高遮光高抗冲PC/PBT合金材料性能参数如表6所示。
表6
| 序号 | 性能 | 单位 | 指标 | 测试方法 |
| 1 | 缺口冲击强度 | kJ/m<sup>2</sup> | 58 | ISO 179/1eA |
| 2 | 维卡软化点 | ℃ | 118 | ISO 306 50B |
| 3 | 透光率(1mm) | ％ | 2 | ISO 13468-2 |
需要说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制。尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围中。
Claims (10)
1.一种高遮光高抗冲PC/PBT合金材料，其特征在于，所述合金材料包括如下重量份的成分：聚碳酸酯：30~40份，聚对苯二甲酸丁二醇酯：15~25份，无机填料：10~15份，相容剂：5~10份，酯交换抑制剂：1~5份，抗氧剂：1~5份，光稳定剂：1~5份，偶联剂：1~5份。
2.根据权利要求1所述的高遮光高抗冲PC/PBT合金材料，其特征在于，所述合金材料包括如下重量份的成分：聚碳酸酯：35~40份，聚对苯二甲酸丁二醇酯：15~20份，无机填料：12~15份，相容剂：5~8份，酯交换抑制剂：1~3份，抗氧剂：2~5份，光稳定剂：3~5份，偶联剂：1~4份。
3.根据权利要求2所述的高遮光高抗冲PC/PBT合金材料，其特征在于，所述合金材料包括如下重量份的成分：聚碳酸酯：35份，聚对苯二甲酸丁二醇酯：20份，无机填料：13份，相容剂：7份，酯交换抑制剂：2份，抗氧剂：3份，光稳定剂：4份，偶联剂：3份。
4.根据权利要求1所述的高遮光高抗冲PC/PBT合金材料，其特征在于，所述无机填料包括金红石型钛白粉与超细滑石粉。
5.根据权利要求1所述的高遮光高抗冲PC/PBT合金材料，其特征在于，所述相容剂为乙烯-丙烯酸甲酯-甲基丙烯酸缩水甘油酯无规三元共聚物。
6.根据权利要求1所述的高遮光高抗冲PC/PBT合金材料，其特征在于，所述偶联剂为硅烷偶联剂。
7.根据权利要求1所述的高遮光高抗冲PC/PBT合金材料，其特征在于，所述酯交换抑制剂为焦磷酸钠、亚磷酸三苯酯或磷酸钙。
8.根据权利要求1所述的高遮光高抗冲PC/PBT合金材料，其特征在于，所述光稳定剂为2-羟基-4-正辛氧基二苯甲酮或2,2-硫代双(4-叔辛基苯酚)正丁胺镍盐。
9.根据权利要求1所述的高遮光高抗冲PC/PBT合金材料，其特征在于，抗氧剂为抗氧剂1010。
10.一种如权利要求1~9中任一项所述的高遮光高抗冲PC/PBT合金材料的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括如下步骤：
1)按照配比，将所述聚碳酸酯、聚对苯二甲酸丁二醇酯以及偶联剂加入搅拌釜中，在800~1000转/分的转速下搅拌10~15分钟，混合均匀；
2)按照配比将所述相容剂、酯交换抑制剂、抗氧剂以及光稳定剂加入所述搅拌釜中，在1200~1400转/分的转速下搅拌20~30分钟，混合均匀；
3)按照配比将所述无机填料加入所述搅拌釜中，在800~1000转/分的转速下搅拌5~10分钟，混合均匀，得混合物料；
4)将混合物料加入双螺杆挤出机，所述双螺杆挤出机的料筒温度控制在230~260℃挤出、切粒，得到所述的高遮光高抗冲PC/PBT合金材料。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication | ||
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Application publication date: 20190614 |